Optimización de la producción de biogás de los biodigestores unifamiliares de la zona rural andina de Perú

En el departamento de Cajamarca (Perú) el 56% de la población vive bajo condiciones de pobreza. La gran mayoría de estas personas residen en la zona rural, donde la alta dispersión demográfica ha postergado la inversión pública en servicios como la electrificación y el saneamiento (INEI, 2010). En este sentido, los biodigestores tubulares de bajo coste son una tecnología apropiada que permite mejorar la calidad de vida de las familias, proporcionándoles energía limpia para cocinar (biogás) y un efluente con propiedades fertilizantes para los cultivos, además de otros múltiples beneficios sociales, ambientales y económicos. El proceso de digestión anaeróbica es viable en biodigestores implementados en grandes altitudes (Ferrer et al., 2010; Garfi et al., 2011), no obstante la relación desfavorable entre las bajas temperaturas de la zona y la velocidad de la reacción impiden obtener un buen rendimiento de la tecnología. El principal objetivo de esta investigación es el de optimizar el funcionamiento de los biodigestores tubulares en el contexto de los países andinos, con la finalidad de aumentar la producción de biogás y abastecer las necesidades de combustible de las familias beneficiarias. Para ello, se compararon los procesos de digestión anaeróbica del estiércol de cuy, digestión del estiércol vacuno y codigestión de ambos sustratos, experimentados en tres biodigestores instalados en la provincia de Cajamarca (2.700 m.s.n.m). Adicionalmente, se investigó el efecto de la estructura invernadero del biodigestor (diseño a un agua y cúpula) sobre la temperatura del proceso. En términos de producción de biogás, la digestión anaeróbica del estiércol vacuno fue el proceso más eficiente (0,34 m3biogas/kg SV), pudiendo generar un volumen de gas suficiente (0,14 m3biogas/m3digestor*día) para abastecer las necesidades de cocción de alimentos de una familia andina peruana de hasta cinco miembros. La eficiencia de los procesos de codigestión (0,12 m3biogas/kg SV) y digestión del estiércol de cuy (0,04 m3biogas/kg SV) fue muy baja debido al elevado estado de degradación del estiércol de cuy después de un largo tiempo de almacenamiento. Sería interesante enfocar las futuras investigaciones en la optimización de la codigestión del estiércol con otros residuos orgánicos locales, como por ejemplo el suero del queso. En cuanto a la temperatura de operación, no se identificaron diferencias significativas entre los distintos diseños de invernadero. La temperatura interna del invernadero (mín.10ºC – máx.40ºC) siguió siempre unos grados por encima la curva de la temperatura ambiental (mín.8ºC – máx.22ºC). Sin embargo, la temperatura del líquido del digestor se mantuvo constante entorno a los 20ºC, lo que sugiere que el efecto invernadero tiene poca o nula repercusión sobre la temperatura del proceso. Teniendo en cuenta que el invernadero aumenta el coste de implementación de la tecnología, se sugiere ampliar los estudios para corroborar los actuales resultados, así como seguir investigando en nuevos métodos de diseño pasivo que permitan aumentar la temperatura interna del digestor y mejorar su eficiencia.The 56% of the population in Cajamarca department (Peru) lives under poverty conditions. The majority of these people are inhabitants of rural areas where public investment in electrification and sanitation services has been postponed due to the high population dispersion (INEI, 2010). In this sense, low-cost tubular digesters are an appropriate technology to improve the families’ life quality by providing them clean energy for cooking (biogas) and a fertilizer effluent for the crops, as well as other social, environmental and economic benefits. The anaerobic digestion process is possible in high altitude implemented digesters (Ferrer et al., 2010, Garfi et al., 2011), however the adverse relationship between the low temperatures in the area and the reaction rate, do not allow the best technology performanc